KR100993074B1 - 발광소자, 발광소자의 제조방법 및 발광소자 패키지 - Google Patents

발광소자, 발광소자의 제조방법 및 발광소자 패키지 Download PDF

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문용태
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Abstract

실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법 및 발광소자 패키지에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 활성층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물 상에 제1 비정질층; 및 상기 제1 비정질층 상에 나노크기의 입자형태를 갖는 나노 구조물;을 포함할 수 있다.
발광소자, 형광체

Description

발광소자, 발광소자의 제조방법 및 발광소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE, METHOD FOR FABRICATING THE SAME AND LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법 및 발광소자 패키지에 관한 것이다.
발광소자(Light Emitting Device)는 전기에너지가 빛에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드를 주기율표상에서 Ⅲ족과 Ⅴ족의 원소가 화합하여 생성될 수 있다. LED는 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
발광소자는 순방향전압 인가 시 n층의 전자와 p층의 정공(hole)이 결합하여 전도대(Conduction band)와 가전대(Valance band)의 에너지 갭에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 이 에너지는 주로 열이나 빛의 형태로 방출되며, 빛의 형태로 발산되면 발광소자가 되는 것이다.
예를 들어, 질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 자외선(UV) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.
종래기술에 의하면 백색(White) LED를 구현하기 위해서 빛의 삼원색인 적색, 녹색, 청색 LED를 조합하거나, 청색 LED에 황색 형광체(YAG, TAG 등의 형광체를 사용)를 더하거나, UV LED에 적/녹/청 삼색 형광체를 사용하였다.
실시예는 종래의 형광체를 대체할 수 있는 형광체 물질을 포함하여 고성능의 백색 발광소자를 구현할 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법 및 발광소자 패키지를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 활성층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물 상에 제1 비정질층; 및 상기 제1 비정질층 상에 나노크기의 입자형태를 갖는 나노 구조물;을 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 발광소자의 제조방법은 제1 도전형 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층을 형성하는 단계; 및 상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층을 형성하는 단계를 포함하는 발광구조물을 형성하는 단계; 상기 발광구조물 상에 제1 비정질층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 비정질층 상에 나노크기의 입자형태를 갖는 나노 구조물을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 발광소자 패키지는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 개재되는 활성층을 포함하는 발광구조물과, 상기 발광구조물 상에 제1 비정질층 및 상기 제1 비정질층 상에 나노크기의 입자형태를 갖는 나노 구조물을 포함하는 발광소자; 및 상기 발광소자가 배치되는 패키지 몸체;를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자, 발광소자의 제조방법 및 발광소자 패키지에 의하면, 고품위 질화물 반도체 나노 구조물을 사용하여 종래의 형광체를 이용하는 백색발광소자의 문제점을 획기적으로 극복하고 종래의 형광체 물질을 대체하여 고성능의 백색 발광소자를 제공할 수 있다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
(실시예)
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
제1 실시예는 수직형 발광소자에 대한 도면이나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 포함하는 발광구조물(110)과, 상기 발광구조물(110) 상에 형성된 제1 비정질층(131) 및 상기 제1 비정질층 상에 형성된 나노 구조물(140)을 포함할 수 있다.
상기 제1 비정질층(131)은 비정질 질화막 또는 비정질 산화막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 비정질층(131)은 Si3N4, AlN, GaN, SiO2 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 제1 비정질층(131)은 투명한 물질일 수도 있다.
비정질층 위에서는 질화물 반도체가 박막으로 형성되기 어렵고, 나노미터 크기의 입자형태, 예를 들어 아일랜드(island) 형태로 성장할 수 있다. 예를 들어, Si3N4, AlN 혹은 GaN 등으로 이루어지는 나노입자들을 균일하게 분포하도록 MOCVD법을 이용하여 제1 비정질층(131)을 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 상기 나노 구조물(140)은 질화물 반도체 나노 구조물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 나노 구조물(140)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0 ≤x≤ 1, 0 ≤y≤ 1), 0 ≤x+y≤ 1)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 나노 구조물(140)은 도 5와 같이 상기 제1 비정질층(131) 상에 형성된 제1 나노 구조물(141) 및 상기 제1 나노 구조물(141) 상에 형성된 제2 나노 구조물(142)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 나노 구조물(140)은 AlN 혹은 GaN로 이루어지는 제1 나노 구조물(141)과, 상기 제1 나노 구조물(141) 상에 형성된 InGaN를 포함하는 제2 나 노 구조물(142)을 포함할 수 있다.
실시예에서 상기 나노 구조물(140)은 상기 제1 나노 구조물(141)과 상기 제2 나노 구조물(142)의 적층이 복수로 반복되어 형성될 수 있다.
예를 들어, 실시예는 GaN/InGaN 다중층을 증착할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. InGaN는 물질고유의 특성인 인듐 편석현상을 갖고 있으므로 이를 이용하여 나노입자위에 형성될 때는 많은 인듐조성을 갖는 고품위 InGaN를 구현할 수 있다. 나노입자의 크기, 모양, 성장조건, 및 In 조성 등을 조절하여 원하는 파장 즉, 청색, 녹색, 노란색, 적색 등을 구현할 수 있다.
상기 나노 구조물은 활성층에서 발광된 빛을 장파장 영역의 빛으로 변환하여 활성층에서 발광된 빛 중에 장파장으로 변환되지 않은 빛과 혼합되어 백색광을 구현할 수 있다.
실시예는 상기 나노 구조물(140) 상에 제2 비정질층(132)을 포함할 수 있다. 상기 제2 비정질층(132)은 상기 제1 비정질층(131)의 기술적인 특징을 채용할 수 있다. 실시예는 상기 제1 비정질층(131)과 제2 비정질층(132)을 합하여 비정질층(130)이라 할 수 있다.
실시예에서 제2 비정질층(132)은 질화물 반도체 나노 구조물(140)의 표면 보호층으로 작용할 수 있다.
또한, 상기 제2 비정질층(132)은 패시베이션 기능을 할 수도 있다.
실시예는 발광효율 증대를 위하여 나노 구조물(140)과 비정질층(130)을 다중으로 반복 적층할 수도 있다.
실시예는 질화물 반도체 나노 구조물(140)로 기존의 형광체를 대체할 수 있다. 실시예에서의 질화물 반도체 나노 구조물(140)은 제1 비정질층(131) 위에 MOCVD법 등에 의해 형성되고 박막형태가 아닌 나노미터 크기의 입자형태, 예를 들어 아일랜드(island)를 형태를 가질 수 있으며, InGaN와 GaN가 다중으로 증착되어 있는 구조를 가질 수 있다.
실시예에서 나노 구조물(140)은 박막이 아닌 질화물 반도체 입자형태로 성장되므로 인듐조성이 많아도 종래의 박막에서 발생하는 결정품질 저하 문제가 없다.
또한, 실시예의 나노 구조물(140)인 InGaN 질화물 반도체는 물질 자체가 종래의 YAG 등의 형광체 물질보다 본질적으로 발광효율이 매우 우수한 장점이 있다.
이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여 제1 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 설명한다. 도 2 내지 도 7은 비전도성 기판에 발광구조물을 형성하고, 비전도성 기판을 제거하는 공정에 대한 것이나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 GaN 기판과 같이 전도성 기판에 발광구조물을 형성할 수도 있다.
먼저, 도 2와 같이 제1 기판(105)을 준비한다. 상기 제1 기판(105)은 사파이어(Al2O3) 기판, SiC 기판 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 기판에 대해 습식세척을 하여 표면의 불순물을 제거할 수 있다.
이후, 상기 제1 기판(105) 상에 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 포함하는 발광구조물(110)을 형성할 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 화학증착방법(CVD) 혹은 분자선 에피택시 (MBE) 혹은 스퍼터링 혹은 수산화물 증기상 에피택시(HVPE) 등의 방법을 사용하여 N형 GaN층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 실리콘(Si)와 같은 n 형 불순물을 포함하는 실란 가스(SiH4)가 주입되어 형성될 수 있다.
이때, 실시예는 상기 제1 기판(105) 상에 언도프트(undoped) 반도체층(미도시)을 형성하고, 상기 언도프트 반도체층 상에 제1 도전형 반도체층(112)을 형성함으로써 기판과 발광구조물 간의 결정격자 차이를 줄일 수 있다.
상기 활성층(114)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(114)은 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 트리메틸 인듐 가스(TMIn)가 주입되어 InGaN/GaN 또는 InGaN/InGaN 구조를 갖는 다중 양자우물구조가 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 도전형 반도체층(116)은 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 마그네슘(Mg)과 같은 p 형 불순물을 포함하는 비세틸 사이클로 펜타디에닐 마그네슘(EtCp2Mg){Mg(C2H5C5H4)2}가 주입되어 p형 GaN층이 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로 도 3과 같이, 상기 제2 도전형 반도체층(116) 상에 제2 전극층(120)을 형성한다.
상기 제2 전극층(120)은 오믹층(미도시), 반사층(미도시), 결합층(미도시), 제2 기판(미도시) 등을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극층(120)은 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 또는 불순물이 주입된 반도체 기판 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있다.
예를 들어, 상기 제2 전극층(120)은 오믹층을 포함할 수 있으며, 정공주입을 효율적으로 할 수 있도록 단일 금속 혹은 금속합금, 금속산화물 등을 다중으로 적층하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 오믹층은 ITO, IZO(In-ZnO), GZO(Ga-ZnO), AZO(Al-ZnO), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ni, Pt, Cr, Ti, Ag 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
또한, 상기 제2 전극층(120)이 반사층을 포함하는 경우 Al, Ag, 혹은 Al이나 Ag를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제2 전극층(120)이 결합층을 포함하는 경우 상기 반사층이 결합층의 기능을 하거나, 니켈(Ni), 금(Au) 등을 이용하여 결합층을 형성할 수 있다.
또한, 제2 전극층(120)은 제2 기판을 포함할 수 있다. 만약, 상기 제1 도전형 반도체층(112)이 50㎛ 이상으로 충분히 두꺼운 경우에는 제2 기판을 형성하는 공정은 생략될 수 있다. 상기 제2 기판은 효율적으로 정공을 주입할 수 있도록 전기 전도성이 우수한 금속, 금속합금, 혹은 전도성 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 기판은 구리(Cu), 구리합금(Cu Alloy) 또는 Si, Mo, SiGe, Ge, GaN, SiC 중 어느하나 이상일 수 있다. 상기 제2 기판을 형성시키는 방법은 전기화학적인 금속증착방법이나 공융금속을 이용한 본딩 방법 등을 사용할 수 있다.
다음으로 도 4와 같이, 상기 제1 도전형 반도체층(112)이 노출되도록 상기 제1 기판(105)을 제거한다. 상기 제1 기판(105)을 제거하는 방법은 고출력의 레이저를 이용하여 제1 기판을 분리하거나 화학적 식각 방법을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제1 기판(105)은 물리적으로 갈아냄으로써 제거할 수도 있다.
다음으로, 도 4와 같이 상기 발광구조물(110) 상에 제1 비정질층(131)을 형성한다. 예를 들어, 감광막 등으로 제1 패턴(P)을 형성하고 노출된 발광구조물(110) 상에 제1 비정질층(131)을 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발광구조물(110) 상면 전체에 제1 비정질층 물질(미도시)을 형성하고 일부 식각을 통해 제1 비정질층(131)을 형성할 수도 있다.
상기 제1 비정질층(131)은 비정질 질화막 또는 비정질 산화막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 비정질층(131)은 Si3N4, AlN, GaN, SiO2 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
비정질층 위에서는 질화물 반도체가 박막으로 형성될 수 없고, 자발적으로 나노미터 크기의 입자형태, 예를 들어 아일랜드(island) 형태로 성장할 수 있다. 예를 들어, Si3N4, AlN 혹은 GaN 등으로 이루어지는 나노입자들을 균일하게 분포하도록 MOCVD법을 이용하여 제1 비정질층(131)을 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 도 5와 같이 상기 제1 비정질층(131) 상에 나노 구조물(140)을 형 성한다. 상기 나노 구조물(140)은 제1 패턴(P) 상에도 일부 형성될 수 있으나 이후 제1 패턴(P) 제거 공정에서 제거될 수 있다.
실시예에서 상기 나노 구조물(140)은 질화물 반도체 나노 구조물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 나노 구조물(140)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0 ≤x≤ 1, 0 ≤y≤ 1), 0 ≤x+y≤ 1)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 나노 구조물(140)은 상기 제1 비정질층(131) 상에 형성된 제1 나노 구조물(141) 및 상기 제1 나노 구조물(141) 상에 형성된 제2 나노 구조물(142)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 나노 구조물(140)은 AlN 혹은 GaN로 이루어지는 제1 나노 구조물(141)과, 상기 제1 나노 구조물(141) 상에 형성된 InGaN를 포함하는 제2 나노 구조물(142)을 포함할 수 있다.
실시예에서 상기 나노 구조물(140)은 상기 제1 나노 구조물(141)과 상기 제2 나노 구조물(142)의 적층이 복수로 반복되어 형성될 수 있다.
예를 들어, 실시예는 GaN/InGaN 다중층을 증착할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. InGaN는 물질고유의 특성인 인듐 편석현상을 갖고 있으므로 이를 이용하여 나노입자위에 형성될 때는 많은 인듐조성을 갖는 고품위 InGaN를 구현할 수 있다. 나노입자의 크기, 모양, 성장조건, 및 In 조성 등을 조절하여 원하는 파장 즉, 청색, 녹색,노란색, 적색 등을 구현할 수 있다.
다음으로, 도 6과 같이 상기 나노 구조물(140) 상에 제2 비정질층(132)을 형성할 수 있다. 상기 제2 비정질층(132)은 상기 제1 비정질층(131)의 기술적인 특징 을 채용할 수 있다. 실시예는 상기 제1 비정질층(131)과 제2 비정질층(132)을 합하여 비정질층(130)이라 할 수 있다.
실시예에서 제2 비정질층(132)은 질화물 반도체 나노 구조물(140)의 표면 보호층으로 작용할 수 있다. 또한, 상기 제2 비정질층(132)은 패시베이션 기능을 할 수도 있다.
실시예는 발광효율 증대를 위하여 나노 구조물(140)과 비정질층(130)을 다중으로 반복 적층할 수도 있다.
다음으로, 도 7과 같이 상기 제1 패턴(P)을 제거하고, 노출된 발광구조물(110) 상에 제1 전극(150)을 형성하여 수직형 발광소자 칩(100)을 완성할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 및 그 제조방법에 의하면 질화물 반도체 나노 구조물(140)로 기존의 형광체를 대체할 수 있다. 실시예에서의 질화물 반도체 나노 구조물(140)은 제1 비정질층(131) 위에 MOCVD법 등에 의해 형성되고 박막형태가 아닌 나노미터 크기의 입자형태, 예를 들어 아일랜드(island)를 형태를 가질 수 있으며, InGaN와 GaN가 다중으로 증착되어 있는 구조를 가질 수 있다.
실시예에서 나노 구조물(140)은 박막이 아닌 질화물 반도체 입자형태로 성장되므로 인듐조성이 많아도 종래의 박막에서 발생하는 결정품질 저하 문제가 없다.
또한, 실시예의 나노 구조물(140)인 InGaN 질화물 반도체는 물질 자체가 종래의 YAG 등의 형광체 물질보다 본질적으로 발광효율이 매우 우수한 장점이 있다.
도 8은 제2 실시예에 따른 발광소자(100)의 단면도이다.
제2 실시예에 따른 발광소자는 상기 제1 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있다.
제2 실시예는 수평형 발광소자 칩에 대한 것이다.
제2 실시예에 따른 발광소자(100)는 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 포함하는 발광구조물(110)과, 상기 발광구조물(110) 상에 형성된 제1 비정질층(131) 및 상기 제1 비정질층(131) 상에 형성된 나노 구조물(140)을 포함할 수 있다.
이후, 상기 발광구조물(110)은 제1 기판(105) 상에 형성될 수 있으며, 발광구조물(110)의 제1 도전형 반도체층(112)의 일부가 노출되도록 식각되어 노출된 제1 도전형 반도체층(112) 상에 제1 전극(150)이, 비정질층(130) 상에 제2 전극(160)이 형성될 수 있다.
제2 실시예에서 상기 제1 비정질층(131)은 상기 발광구조물(110)과의 전기적인 접촉관계에 있어서 오믹성질을 가지는 제1 오믹 유전체층(131)을 포함할 수 있다. 이에 따라 상기 제1 오믹 유전체층(131)은 발광구조물(110)과 오믹전극 기능을 할 수 있고, 제1 오믹 유전체층(131)은 유전체층이므로 그 위에 나노 구조물(140)이 입자형태로 형성될 수 있다.
이후, 상기 제1 오믹 유전체층(131) 상에 나노 구조물(140)이 형성되고, 나노 구조물(140) 상에 제2 오믹 유전체층(132)으로 제2 비정질층(132)이 형성될 수 있다.
상기 제1 오믹 유전체층(131) 또는 상기 제2 오믹 유전체층(132)은 투명 오 믹층일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 제1 오믹 유전체층(131) 또는 상기 제2 오믹 유전체층(132)은 ITO, IZO(In-ZnO), GZO(Ga-ZnO), AZO(Al-ZnO), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
실시예에 따른 발광소자 및 그 제조방법에 의하면 질화물 반도체 나노 구조물(140)로 기존의 형광체를 대체할 수 있다.
실시예에서 나노 구조물(140)은 박막이 아닌 질화물 반도체 입자형태로 성장되므로 인듐조성이 많아도 종래의 박막에서 발생하는 결정품질 저하 문제가 없다.
또한, 실시예의 나노 구조물(140)인 InGaN 질화물 반도체는 물질 자체가 종래의 YAG 등의 형광체 물질보다 본질적으로 발광효율이 매우 우수한 장점이 있다.
도 9는 실시예들에 따른 발광소자가 설치된 발광소자 패키지를 설명하는 도면이다.
도 9를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지는 몸체부(200)와, 상기 몸체부(200)에 설치된 제3 전극층(210) 및 제4 전극층(220)과, 상기 몸체부(200)에 설치되어 상기 제3 전극층(210) 및 제4 전극층(220)과 전기적으로 연결되는 발광소자(100)와, 상기 발광소자(100)를 포위하는 몰딩부재(400)가 포함된다.
상기 몸체부(200)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제3 전극층(210) 및 제4 전극층(220)은 서로 전기적으로 분리되며, 상 기 발광소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 상기 제3 전극층(210) 및 제4 전극층(220)은 상기 발광소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 상기 발광소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광소자(100)는 도 1에 예시된 수직형 타입의 발광소자 또는 도 8에 예시된 수평형 타입의 발광소자가 적용될 수 있으며, 상기 발광소자(100)는 상기 몸체부(200) 상에 설치되거나 상기 제3 전극층(210) 또는 제4 전극층(220) 상에 설치될 수 있다.
상기 발광소자(100)는 와이어(300)를 통해 상기 제3 전극층(210) 및/또는 제4 전극층(220)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 도 9의 실시예는 수직형 타입의 발광소자(100)에 대해 하나의 와이어(300)가 사용된 것이 예시되어 있다. 다른 예로서, 상기 발광소자(100)가 도 8과 같이 수평형 타입의 발광소자인 경우 두개의 와이어(300)가 사용될 수 있다.
상기 몰딩부재(400)는 상기 발광소자(100)를 포위하여 상기 발광소자(100)를 보호할 수 있다.
실시예에서 나노 구조물(140)은 독립된 개체로서 별개로 제조하여 기존 형광체 대체용으로 사용 가능하다.
예를 들어, 상기 설명과 달리 패키징 공정에서 나노 구조물(140) 형성공정이 가능할 수 있다. 예를 들어, 솔루션 내에 GaN/InGaN 나노 구조물 형성을 통해 나노 구조물을 형성할 수도 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 2 내지 도 7은 제1 실시예에 따른 발광소자의 제조방법의 공정단면도.
도 8은 제2 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 9는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.

Claims (20)

  1. 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 활성층을 포함하는 발광구조물;
    상기 발광구조물 상에 제1 비정질층; 및
    상기 제1 비정질층 상에 나노크기의 입자형태를 갖는 나노 구조물;을 포함하는 발광소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 나노 구조물은,
    질화물 반도체 나노 구조물을 포함하는 발광소자.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 나노 구조물은,
    상기 제1 비정질층 상에 제1 나노 구조물; 및
    상기 제1 나노 구조물 상에 제2 나노 구조물;을 포함하는 발광소자.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 나노 구조물은 AlN 또는 GaN 을 포함하고,
    상기 제2 나노 구조물은 InGaN 를 포함하는 발광소자.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 나노 구조물은,
    상기 제1 나노 구조물과 상기 제2 나노 구조물의 적층이 복수로 형성되어 있는 발광소자.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 나노 구조물 상에 제2 비정질층을 포함하는 발광소자.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 비정질층은
    비정질 질화막 또는 비정질 산화막을 포함하는 발광소자.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 비정질층은
    상기 발광구조물과의 전기적인 접촉관계에 있어서 오믹성질을 가지는 제1 오믹 유전체층을 포함하는 발광소자.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 나노 구조물 상에 제2 오믹 유전체층을 포함하는 발광소자.
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 나노 구조물은,
    AlxInyGa(1-x-y)N (0 ≤x≤ 1, 0 ≤y≤ 1), 0 ≤x+y≤ 1)인 발광소자.
  11. 제1 도전형 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층을 형성하는 단계; 및
    상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층을 형성하는 단계를 포함하는 발광구조물을 형성하는 단계;
    상기 발광구조물 상에 제1 비정질층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 비정질층 상에 나노크기의 입자형태를 갖는 나노 구조물을 형성하는 단계;를 포함하는 발광소자의 제조방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 나노 구조물은
    질화물 반도체 나노 구조물을 포함하는 발광소자의 제조방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 나노 구조물을 형성하는 단계는,
    제1 나노 구조물을 형성하는 단계;
    상기 제1 나노 구조물 상에 제2 나노 구조물을 형성하는 단계;를 포함하는 발광소자의 제조방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 나노 구조물을 형성하는 단계는, AlN 또는 GaN을 포함하는 제1 나노 구조물을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 나노 구조물을 형성하는 단계는, InGaN를 포함하는 제2 나노 구조물을 형성하는 단계를 포함하는 발광소자의 제조방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 나노 구조물을 형성하는 단계는,
    상기 제1 나노 구조물과 상기 제2 나노 구조물의 적층을 복수로 수행하는 발광소자의 제조방법.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 나노 구조물 상에 제2 비정질층을 형성하는 단계를 포함하는 발광소자의 제조방법.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 비정질층을 형성하는 단계는,
    상기 발광구조물과의 전기적인 접촉관계에 있어서 오믹성질을 가지는 제1 오믹 유전체층을 형성하는 단계를 포함하는 발광소자의 제조방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 나노 구조물 상에 제2 오믹 유전체층을 형성하는 단계를 포함하는 발광소자의 제조방법.
  19. 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 개재되는 활성층을 포함하는 발광구조물과, 상기 발광구조물 상에 제1 비정질층 및 상기 제1 비정질층 상에 나노크기의 입자형태를 갖는 나노 구조물을 포함하는 발광소자; 및
    상기 발광소자가 배치되는 패키지 몸체;를 포함하는 발광소자 패키지.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 발광소자는
    상기 제1 항 내지 상기 제10항 중 어느 하나의 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지.
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